Arduino Due 望远镜自动导星系统 rDUINOScope：GPS、RTC、蓝牙、触控屏全集成

组件与物料清单

组件	数量	备注
Arduino Due	1	32位 ARM Cortex-M3 核心
3.2" TFT 400x240 触控屏带 SD 卡座（含 Due 扩展板）	1	Elechouse 版本
DS3231 RTC 实时时钟	1	带 AT24C32 EEPROM
GPS u-blox NEO-6M	1
PS2 摇杆模块	1
DHT22 温湿度传感器	1
HC-05 蓝牙模块	1
DRV8825 步进电机驱动板	2	控制 RA/DEC 双轴
NEMA 17 步进电机 (SY42STH47-1684B, 44 N·cm)	2
原型 PCB 板	1	制作扩展板
同步带轮组 (40T/10T 各 2 个) 及同步带	2 套	适配赤道仪
1kΩ 电阻	10
100µF 电解电容	1
导线、开关×3、连接器(2×5Pin×2、12V、USB)	1 套

项目概述

Arduino Due 望远镜自动导星系统 rDUINOScope：GPS、RTC、蓝牙、触控屏全集成

rDUINOScope：全球首款纯 Arduino 独立运行的望远镜 GOTO 系统

现有开源望远镜控制方案要么依赖树莓派（功耗大），要么需配合电脑/手机/平板运行。rDUINOScope 基于 Arduino Due 完全独立工作，无需外部设备、无需联网，即可为业余天文爱好者提供专业级导星体验。

初衷是以极低成本（约 190 美元）复刻 SkyWatcher、Orion、Vixen 等商业 GOTO 产品的核心功能。硬件架构采用 Arduino Due + 廉价传感器模块，固件持续迭代，项目官网 rduinoscope.co.nf 提供完整构建指南与用户手册。

核心功能

内置 **250 颗深空天体（梅西耶+隐宝目录）+ 200 颗恒星** 数据库，实时计算目标赤经/赤纬并自动指向。
多种对准流程，实现“始终在目镜内”的跟踪体验。
蓝牙通信（HC-05），支持 Meade LX200 协议，可与 Stellarium 等天文软件无线联动。
兼容各类步进电机，可改装 DIY 赤道仪或适配 SkyWatcher、Meade、Orion、Vixen 等商业赤道仪。
触控屏交互，白天/夜间模式切换，直观的图形化界面。

软件架构详解

代码运行机制

Arduino 标准 setup() / loop() 架构，但 loop() 仅包含极轻量的任务调度（触摸检测、时间更新等），核心逻辑封装在独立函数中，避免屏幕闪烁。项目代码模块化拆分为 5 个 .ino 文件：

_02_Boiana_EQ.ino 主程序
graphic_screens.ino 界面渲染
touch_inputs.ino 触摸交互
BT.ino 蓝牙通信
regular_updates.ino 时间/天体位置周期更新

天文算法与电机控制

参考星表计算公式实现时角（HA）计算，经在线工具与 Stellarium 验证。关键难点在于 Arduino 单精度浮点数精度限制，需谨慎处理变量类型。

电机步进与角度换算：需在代码开头配置赤道仪机械参数（蜗轮齿数、减速比、电机步进角、细分数），通过 Excel 表格 Gears_Stepper_Calculation.xlsx 辅助计算，同步写入固件：

// 机械参数配置区（按实际赤道仪修改）
int WORM = 144;        // 蜗轮齿数
int REDUCTOR = 4;      // 1:4 减速比
int DRIVE_STP = 200;   // 电机每转步数
int MICROSteps = 16;   // 1/16 细分

核心函数：

calculateLST_HA() 计算恒星时与时角
Sidereal_slew() 恒星时速跟踪
considerSlewTo() 目标指向脉冲生成

硬件适配注意事项

电机安装方向：安装侧不同会导致正反转逻辑相反，需同步修改 considerManualMove()、considerSlewTo()、Sidereal_rate() 中的方向控制代码。
南/北半球：触摸交互逻辑中已包含半球反向选项，需按实际情况调整。
RA/DEC 齿数一致性：代码默认双轴同齿数（144T），不同齿数需修改对应计算逻辑。

分步构建指南

步骤 1：准备与环境搭建

安装 Arduino IDE，通过板卡管理器安装 “Arduino SAM Boards (32-bit ARM Cortex-M3)”。
下载项目库包（官网下载），解压后将 _libraries 文件夹内容复制到 Arduino libraries 目录。
打开 _02_Boiana_EQ.ino，编译上传测试。

步骤 2：物料采购

主要从中国供应商采购，总成本约 190 美元。详细清单见官网 BOM 页面。建议额外准备：40Pin 排线、塑料螺丝、USB 延长线（便于合箱后升级固件）、散热风扇等。

步骤 3：扩展板制作与接线

扩展板承载：双 DRV8825、DS3231、HC-05、压电蜂鸣器、12V 电源接口、其余模块引出插针。接线对照表：

模块	信号	Arduino Due 引脚
GPS NEO-6M	RX/TX	16 / 17
DS3231	SDA/SCL	A4 / A5
HC-05	TXD/RXD	14 / 15
DHT22	OUT	3
压电蜂鸣器	SIG	2
PS2 摇杆	VRx/VRy	A1 / A0
DEC DRV8825	STEP/DIR/M0/M1/M2	6/7/10/9/8
RA DRV8825	STEP/DIR/M0/M1/M2	4/5/11/13/12
TFT 屏	Shield 引脚 22-53 + SPI	—
日/夜模式开关	SIG	A3